Geología

La geología (del griego γῆ /guê/, 'Tierra', y -λογία /-loguía/, 'tratado') es la ciencia natural que estudia la composición y estructura tanto interna como superficial del planeta Tierra, y los procesos por los cuales ha ido evolucionando a lo largo del tiempo geológico.

La misma comprende un conjunto de geociencias, así conocidas actualmente desde el punto de vista de su pedagogía, desarrollo y aplicación profesional. Ofrece testimonios esenciales para comprender la tectónica de placas, la historia de la vida a través de la paleontología, y cómo fue la evolución de esta, además de los climas del pasado. En la actualidad, la geología tiene una importancia fundamental en la exploración de yacimientos minerales (minería) y de hidrocarburos (petróleo y gas natural), y la evaluación de recursos hídricos subterráneos (hidrogeología). También tiene importancia fundamental en la prevención y entendimiento de fenómenos naturales como remoción de masas, en general terremotos, tsunamis, erupciones volcánicas, entre otros. Aporta conocimientos clave en la solución de problemas de contaminación medioambiental, y provee información sobre los cambios climáticos del pasado. Juega también un rol importante en la geotecnia y la ingeniería civil.

La geología incluye ramas como la geofísica, la tectónica, la geología estructural, la estratigrafía, la geología histórica, la hidrogeología, la geomorfología, la petrología y la edafología.

Aunque la minería y las piedras preciosas han sido objeto del interés humano a lo largo de la historia de la civilización, su desarrollo científico dentro de la ciencia de la geología no ocurrió hasta el . El estudio de la Tierra, en especial la paleontología, floreció en el , y el crecimiento de otras disciplinas, como la geofísica con la teoría de las placas tectónicas en los años 60, que tuvo un impacto sobre las ciencias de la Tierra similar a la teoría de la evolución sobre la biología.

Por extensión, se aplica al estudio del resto de los cuerpos y materia del sistema solar (astrogeología o geología planetaria).

Historia

Material geológico
La mayoría de los datos geológicos proceden de la investigación de los materiales sólidos de la Tierra. Los meteoritos y otros materiales naturales extraterrestres también se estudian con métodos geológicos.

Mineral

Los minerales son elementos y compuestos naturales con una composición química homogénea definida y una composición atómica ordenada.

Cada mineral tiene propiedades físicas distintas, y hay muchas pruebas para determinar cada una de ellas. Los especímenes pueden someterse a las siguientes pruebas:
 Lustre: Calidad de la luz reflejada en la superficie de un mineral. Ejemplos: metálico, nacarado, ceroso, opaco. 
 Color: Los minerales se agrupan por su color. La mayoría son de diagnóstico, pero las impurezas pueden cambiar el color de un mineral.
 Rayado: Se realiza rayando la muestra en un plato de porcelana. El color de la raya puede ayudar a nombrar el mineral.
 Dureza: La resistencia de un mineral al rayado.
 Patrón de rotura: Un mineral puede mostrar fractura o escisión, siendo la primera una rotura de superficies desiguales, y la segunda una rotura a lo largo de planos paralelos muy espaciados.
 Peso específico: el peso de un volumen específico de un mineral.
 Efervescencia: Consiste en hacer gotear ácido clorhídrico sobre el mineral para comprobar la efervescencia.
 Magnetismo: Consiste en utilizar un imán para comprobar el magnetismo.
 Sabor: Los minerales pueden tener un sabor distintivo, como la halita (que sabe a sal de mesa).

Roca

Una roca es cualquier masa sólida de origen natural o agregado de minerales o mineraloide. La mayor parte de la investigación en geología está asociada al estudio de las rocas, ya que proporcionan el registro primario de la mayor parte de la historia geológica de la Tierra. Existen tres tipos principales de rocas: ígneas, sedimentarias y metamórficas. El ciclo de las rocas ilustra las relaciones entre ellas (ver diagrama).

Cuando una roca se solidifica o cristaliza a partir de un fundido (magma o lava), es una roca ígnea. Esta roca puede ser meteorizada y erosionada, luego redepositada y litificada en una roca sedimentaria. A continuación, puede convertirse en una roca metamórfica mediante calor y presión que cambian su contenido de minerales, dando lugar a una conformación característica. Los tres tipos pueden volver a fundirse y, cuando esto ocurre, se forma un nuevo magma, a partir del cual puede volver a solidificarse una roca ígnea.
La materia orgánica, como el carbón, el betún, el petróleo y el gas natural, está ligada principalmente a las rocas sedimentarias ricas en materia orgánica.

Para estudiar los tres tipos de roca, los geólogos evalúan los minerales que las componen y sus otras propiedades físicas, como la textura y el tejido.

Material no litificado
Los geólogos también estudian los materiales no litificados (denominados depósitos superficiales) que se encuentran por encima de la roca madre. Este estudio suele conocerse como geología cuaternaria, por el periodo cuaternario de la historia geológica, que es el periodo más reciente del tiempo geológico.

Magma

El magma es la fuente original no litificada de todas las rocas ígneas. El flujo activo de roca fundida se estudia detenidamente en la vulcanología, y la petrología ígnea tiene como objetivo determinar la historia de las rocas ígneas desde su fuente original fundida hasta su cristalización final.

Tiempo geológico

Hitos importantes 

 4600 millones de años: Formación del Sistema Solar.
 4.54 Ga: Formación de la Tierra.
 c. 4 Ga: Fin del Bombardeo intenso tardío, primeras evidencias de vida.
 c. 3.5 Ga: Inicio de la Fotosíntesis.
 c. 2.3 Ga: Atmósfera oxigenada, primera Glaciación global* 730–635 Ma: segunda Glaciación global.
 542± 0.3 Ma: Explosión cámbrica – Gran multiplicación de organismos vivos; primer registro fósil en abundancia; inicio del Paleozoico.
 c. 380 Ma: Primeros vertebrados terrestres.
 250 Ma: Extinción masiva del Pérmico-Triásico– Al menos el 90 % de todos los animales en tierra mueren; fin del Paleozoico y comienzo del Mesozoico.
 65 Ma: Extinción masiva del Cretácico-Terciario – Desaparecen los dinosaurios; fin del Mesozoico y comienzo del Cenozoico.
 c. 7 Ma: Aparición de los homínidos.
 3.9 Ma: Aparición del Australopithecus, ancestro directo del Homo sapiens.
 200 ka: Aparición del primer Homo sapiens moderno en el Este de África.

Métodos de datación

Dataciones relativas 

Los métodos para la datación relativa se desarrollaron cuando la geología surgió por primera vez como ciencia natural. Los geólogos todavía utilizan los siguientes principios en la actualidad como un medio para proporcionar información sobre la historia geológica y el momento de los eventos geológicos.

 El principio del uniformismo establece que los procesos geológicos observados en funcionamiento que modifican la corteza terrestre en la actualidad han funcionado de manera muy parecida a lo largo del tiempo geológico. Un principio fundamental de la geología propuesto por el médico y geólogo escocés del  James Hutton es que "el presente es la clave del pasado". En palabras de Hutton: "la historia pasada de nuestro globo debe explicarse por lo que se puede ver que está sucediendo ahora".
 El principio de las relaciones intrusivas se refiere a las intrusiones transversales. En geología, cuando unaintrusión ígnea atraviesa una formación de roca sedimentaria , se puede determinar que la intrusión ígnea es más joven que la roca sedimentaria. Los diferentes tipos de intrusiones incluyen cepas , lacolitos , batolitos , umbrales y diques .
 El principio de relaciones transversales se refiere a la formación de fallas y la antigüedad de las secuencias por las que cortan. Las fallas son más jóvenes que las rocas que cortan; en consecuencia, si se encuentra una falla que penetra algunas formaciones pero no las que están encima de ella, entonces las formaciones que se cortaron son más antiguas que la falla, y las que no se cortan deben ser más jóvenes que la falla. Encontrar la plataforma clave en estas situaciones puede ayudar a determinar si la falla es una falla normal o una falla de empuje.
 El principio de inclusiones y componentes establece que, con rocas sedimentarias, si se encuentran inclusiones (o clastos ) en una formación, entonces las inclusiones deben ser más antiguas que la formación que las contiene. Por ejemplo, en las rocas sedimentarias, es común que la grava de una formación más antigua se rompa y se incluya en una capa más nueva. Una situación similar con las rocas ígneas ocurre cuando se encuentran xenolitos . Estos cuerpos extraños se recogen como flujos de magma o lava, y se incorporan para luego enfriar en la matriz. Como resultado, los xenolitos son más antiguos que la roca que los contiene.

 El principio de horizontalidad original establece que la deposición de sedimentos ocurre como lechos esencialmente horizontales. La observación de sedimentos marinos y no marinos modernos en una amplia variedad de entornos apoya esta generalización (aunque los estratos cruzados están inclinados, la orientación general de las unidades con estratos cruzados es horizontal).
 El principio de superposición establece que una capa de roca sedimentaria en una secuencia tectónicamente inalterada es más joven que la que está debajo y más vieja que la que está encima. Lógicamente, una capa más joven no puede deslizarse debajo de una capa previamente depositada. Este principio permite que las capas sedimentarias se vean como una forma de la línea de tiempo vertical, un registro parcial o completo del tiempo transcurrido desde la deposición de la capa más baja hasta la deposición del lecho más alto.
 El principio de sucesión faunística se basa en la aparición de fósiles en rocas sedimentarias. Como los organismos existen durante el mismo período en todo el mundo, su presencia o (a veces) ausencia proporciona una edad relativa de las formaciones donde aparecen. Basado en principios que William Smith estableció casi cien años antes de la publicación de la teoría de la evolución de Charles Darwin , los principios de sucesión se desarrollaron independientemente del pensamiento evolutivo. El principio se vuelve bastante complejo, sin embargo, dadas las incertidumbres de la fosilización, la localización de los tipos de fósiles debido a los cambios laterales en el hábitat ( cambio de facies en los estratos sedimentarios) y que no todos los fósiles se formaron globalmente al mismo tiempo.

Dataciones absolutas 

Los geólogos también usan métodos para determinar la edad absoluta de muestras de rocas y eventos geológicos. Estas fechas son útiles por sí solas y también pueden usarse junto con métodos de datación relativa o para calibrar métodos relativos.

A principios del , el avance de la ciencia geológica se vio facilitado por la capacidad de obtener fechas absolutas precisas de los eventos geológicos utilizando isótopos radiactivos y otros métodos. Esto cambió la comprensión del tiempo geológico. Anteriormente, los geólogos solo podían usar fósiles y correlación estratigráfica para fechar secciones de roca entre sí. Con las fechas isotópicas, fue posible asignar edades absolutas a las unidades de roca, y estas fechas absolutas podrían aplicarse a secuencias fósiles en las que había material datable, convirtiendo las edades relativas antiguas en nuevas edades absolutas.

Para muchas aplicaciones geológicas, las proporciones de isótopos de elementos radiactivos se miden en minerales que dan la cantidad de tiempo que ha pasado desde que una roca pasó por su temperatura de cierre particular , el punto en el que los diferentes isótopos radiométricos dejan de difundirse dentro y fuera de la red cristalina. Estos se utilizan en estudios geocronológicos y termocronológicos. Los métodos comunes incluyen la datación por uranio-plomo, datación por potasio-argón, datación por argón-argón y datación por uranio-torio. Estos métodos se utilizan para una variedad de aplicaciones. Dataciones de las capas de lava y cenizas volcánicas que se encuentran dentro de una secuencia estratigráfica pueden proporcionar datos de edad absoluta para las unidades de rocas sedimentarias que no contienen isótopos radiactivos y calibran las técnicas de datación relativa. Estos métodos también se pueden utilizar para determinar las edades de emplazamiento de plutones. Se pueden utilizar técnicas termoquímicas para determinar los perfiles de temperatura dentro de la corteza, la elevación de las cadenas montañosas y la paleo-topografía.

El fraccionamiento de los elementos de la serie de lantánidos se utiliza para calcular las edades desde que se eliminaron las rocas del manto.

Se utilizan otros métodos para eventos más recientes. La luminiscencia estimulada ópticamente y la datación por radionúclidos cosmogénicos se utilizan para datar superficies y/ o tasas de erosión. La dendrocronología también se puede utilizar para la datación de paisajes. La datación por radiocarbono se utiliza para materiales geológicamente jóvenes que contienen carbono orgánico.

Estructura global de la Tierra

Tectónica de placas

En la década de 1960 se descubrió que la litosfera de la Tierra, que incluye la costra y la parte superior rígida del manto superior, está separada en placas tectónicas que se mueven a través del manto superior sólido plástico deformable, que se denomina astenosfera. Esta teoría se apoya en varios tipos de observaciones, como la propagación del fondo marino y la distribución global del terreno montañoso y la sismicidad.

Existe un íntimo acoplamiento entre el movimiento de las placas en la superficie y la convección del manto (es decir, la transferencia de calor causada por el lento movimiento de la roca dúctil del manto). Así, las placas oceánicas y las corrientes de convección del manto adyacentes se mueven siempre en la misma dirección, porque la litosfera oceánica es en realidad la capa límite térmica superior rígida del manto convectivo. Este acoplamiento entre las placas rígidas que se mueven en la superficie de la Tierra y el manto convectivo se denomina tectónica de placas.

El desarrollo de la tectónica de placas ha proporcionado una base física para muchas observaciones de la Tierra sólida. Las largas regiones lineales de características geológicas se explican como límites de placas. 

Por ejemplo:
 Dorsales medio oceánicas, regiones elevadas en el fondo marino donde existen respiraderos hidrotermales y volcanes, se ven como bordes divergentes, donde dos placas se separan.
 Los arcos volcánicos y los terremotos se consideran límites convergentes, en los que una placa subduce, o se mueve, bajo otra.

Los bordes transformantes, como el sistema de Falla de San Andrés, dieron lugar a potentes terremotos generalizados. La tectónica de placas también ha proporcionado un mecanismo para la teoría de Alfred Wegener sobre la deriva continental, en la que los continentes se mueven por la superficie de la Tierra a lo largo del tiempo geológico. También proporcionaron una fuerza motriz para la deformación de la corteza, y un nuevo escenario para las observaciones de la geología estructural. El poder de la teoría de la tectónica de placas radica en su capacidad para combinar todas estas observaciones en una única teoría sobre cómo se mueve la litosfera sobre el manto convectivo.

Estructura de la Tierra

Los avances en sismología, modelización numérica y mineralogía y cristalografía a altas temperaturas y presiones permiten conocer la composición y estructura internas de la Tierra.

Los sismólogos pueden utilizar los tiempos de llegada de las ondas sísmicas para obtener imágenes del interior de la Tierra. Los primeros avances en este campo mostraron la existencia de un núcleo externo líquido (donde las ondas de corte no podían propagarse) y un núcleo interno sólido y denso. Estos avances condujeron al desarrollo de un modelo estratificado de la Tierra, con una corteza y una litosfera en la parte superior, el manto por debajo (separado en su interior por discontinuidades sísmicas a 410 y 660 kilómetros), y el núcleo externo y el núcleo interno por debajo. Más recientemente, los sismólogos han podido crear imágenes detalladas de las velocidades de las ondas en el interior de la Tierra, del mismo modo que un médico obtiene imágenes de un cuerpo en una tomografía. Estas imágenes han permitido obtener una visión mucho más detallada del interior de la Tierra y han sustituido el modelo simplificado de capas por un modelo mucho más dinámico.

Los mineralogistas han podido utilizar los datos de presión y temperatura de los estudios sísmicos y de modelización junto con el conocimiento de la composición elemental de la Tierra para reproducir estas condiciones en entornos experimentales y medir los cambios en la estructura cristalina. Estos estudios explican los cambios químicos asociados a las principales discontinuidades sísmicas del manto y muestran las estructuras cristalinas esperadas en el núcleo interno de la Tierra.

Ramas de la geología

Cristalografía

Espeleología

Estratigrafía

Geología del petróleo

Geología económica

Geología estructural

Gemología

Geología histórica

Astrogeología

Geología regional 

La geología regional es la rama de geología que estudia la configuración geológica de cada continente, país, región o de zonas determinadas de la Tierra.

Geomorfología

Geoquímica

Geofísica

Hidrogeología

Mineralogía

Paleontología

Petrología

Sedimentología

Sismología

Tectónica

Vulcanología

Departamentos o cátedras de la carrera de ciencias geológicas 

La geología comprende distintas ciencias o disciplinas, que configuran los planes formativos educativos universitarios o profesionales. Debido a la gran diversidad de disciplinas o ciencias geológicas, estas se agrupan en distintas unidades de enseñanza independientes, donde se lleva a cabo una mejor organización modular de la propia enseñanza e investigación de la Geología sobre las distintas ciencias que comprende. Una de las estructuras generales en como se componen estos departamentos, es:

 Dpto. de Cristalografía y Mineralogía (incluye mineralogía de las gemas)
 Dpto. de Estratigrafía y Sedimentología
 Dpto. de Geodinámica. Que se subdivide, a su vez en:
 Geodinámica Interna (geología estructural, geología histórica, tectónica; geofísica y sismología)
 Geodinámica Externa (geomorfología, hidrogeología y geotecnia; geología económica y del petróleo)
 Dpto. de Paleontología
 Dpto. de Petrología y Geoquímica (incluye vulcanología y geología planetaria)'''

Geoética

Geólogos 

Un geólogo es un especialista y profesional en el estudio, observación o experimentación relacionados con la Tierra, su composición, estructura, dinámica, origen y evolución. En su trabajo profesional debe aplicar los principios de la geoética.

Un geólogo se destaca por poseer las siguientes competencias:

 Realiza estudios petrográficos y análisis químicos para determinar el origen, composición y evolución de las rocas.
 Establece la estratigrafía de una región y realiza el análisis estructural para establecer el orden genético de las unidades geológicas en una región y para definir tanto las macro-estructuras como las microestructuras, con el fin de describir la evolución tectónica de dicha región.
 Elabora la geomorfología, morfometría y morfotectónica para establecer las formas del relieve de una región, y los factores que las formaron que le permitan identificar las áreas de mayor energía, límites de cuencas, erodabilidad y desarrollar su actividad profesional con un sentido de servicio a la sociedad y con apego a su calidad y apego profesional.
 Efectúa estudios geoquímicos y geofísicos para determinar tanto el contenido de especies iónicas en aguas superficiales, subterráneas, hidrotermales, como la composición química de rocas, y sus aplicaciones en evolución geoquímica de aguas naturales y en prospección mineral. Determina las propiedades físicas de la corteza terrestre, el profesional se mantiene crítico ante el avance científico y el desarrollo de su entorno.
 Diseña estudios de prospección y exploración de minerales realiza análisis para determinar áreas con posibilidades de depósitos minerales, y la cuantificación. Las técnicas y las determinaciones de parámetros son: muestras tomadas, km² explorados, metros perforados, eficiencia de la perforación, ley de las muestras ensayadas y costos unitarios.
 Elabora estudios de aguas subterráneas y calidad del agua, define el proceso o procesos económicos necesarios para definir los depósitos, extraer y administrar los recursos hídricos del subsuelo con respeto así mismo, a los demás y al medio ambiente.
 Diseña estudios geotécnicos para conocer las propiedades físicas de suelos y rocas para determinar zonas de riesgo o problemas de subsidencia y fallamiento activo.
 Realiza la planeación, diseño y desarrollo de proyectos geológicos para planear, diseñar y desarrollar estudios de geología general y aplicada, las cuales resolverán problemas específicos o se realizarán tareas determinadas dentro de un proceso u operación unitarias.

Véase también 

 Ciencias de la Tierra
 Escala temporal geológica
 Tectónica de placas
 Anexo:Definiciones usuales en geología

Referencias

Bibliografía 

 
 Compton, Robert R. (1985). Geology in the field. New York: Wiley. ISBN 978-0-471-82902-7.
 F. Lutgens, E. Tarbuck, D. Tasa. Essentials of Geology 13th Edición. (2017) 608 pag. ISBN 0134446623, ISBN 978-0134446622
 Stephen Marshak. Essentials of Geology Sixth Edición. 720 pag. (2019) ISBN 0393667529, ISBN 9780393667523

Enlaces externos 

 
 
 
 Unión Internacional de Ciencias Geológicas - International Union of Geological Sciences (IUGS)
 Instituto Geológico y Minero de España (IGME)
 Estudios Geológicos, Revista del Museo Nacional de Ciencias Naturales (España), CSIC
 Diccionario de Geología (Español/Inglés) - Mineriaenlinea.com
 Instituto Colombiano de Geología y Minería (INGEOMINAS)
 TIERRA Red Temática de Ciencias de la Tierra
 Revista de la Asociación Geológica Argentina
 Geología, Minería y Petróleo del Perú
 Portal de Geología en Español
 Universidad Nacional de Colombia. Manual de Geología para Ingenieros(2003) 

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